国际氢经济中的意大利（英）

意大利在国际氢经济中经过马可·朱利 IAI - Istituto Affari Internazionali2本文是在“意大利在国际氢能经济中的作用：地缘经济和地缘政治影响”项目的背景下编写的，该项目由 Istituto Affari Internazionali (IAI) 在意大利外交部的支持下开展事务与国际合作 (MAECI) 和 Compagnia di San Paolo 基金会。所表达的观点仅代表作者个人。版权所有 © 2022 Istituto Affari Internazionali (IAI) Via dei Montecatini, 17 – I-00186 Rome电话。 39 066976831国际标准书号 978-88-9368-237-4 IAI - Istituto Affari Internazionali3意大利在国际氢经济中马可·朱利介绍在许多错误的开始之后，氢作为深度脱碳的潜在关键贡献者正在获得新的关注。试点项目、国家氢能战略和国际伙伴关系正在激增。根据国际能源署（IEA）的数据，到 2050 年实现净零排放需要氢消耗量从 2020 年的 87 MtH2 上升到 2050 年的 528 MtH2，约占最终能源消耗的 10% 和累计减排量的 6% 2021 年至 2050 年之间。1在其气候中和情景中，欧盟预计氢气将占最终能源需求的 9% 至 10%。22050 年的其他几种情景将氢需求的中心估计值定位在欧盟最终能源消耗的 7% 至 23% 之间。3除了公告和情景之外，积极的背景条件也在调整。1IEA 情景模拟氢需求，以填补电力无法经济地替代化石燃料以及有限的可持续生物能源供应无法满足需求的空白。国际能源署 (IEA)，到 2050 年实现净零排放。能源部门路线图，修订版（第 4 版），2021 年 10 月，h ttps://www .iea.org/reports/net-z ero-by- 2050 年。2欧盟委员会，人人享有清洁的星球。支持委员会通信 COM(2018)773 的深入分析，2018 年 11 月 28 日，https://ec.europa.eu/clima/document/download/dc751b7f-6bff-47eb-9535-32181f35607a_en。3参见欧洲气候基金会 (ECF)，到 2050 年实现净零：从是否到如何。我们想要的通往欧洲的零排放途径，2018 年 9 月，https://europeanclimate.org/resources/a-net-zero-emission-european-society-is-within-reach-but-getting-there-starts-today- 2； Wouter Terlouw 等人，气候用气体。天然气在净零排放能源系统中的最佳作用，乌得勒支，Navigant，2019 年 3 月 18 日，https://gasforclimate2050.eu/?smd_process_download=1&download_id=282； DNV，走向氢气。石油和天然气行业对氢气的展望，从雄心到现实，2020 年 5 月，https://www.dnv.com/oilgas/hydrogen/heading-for-hydrogen.html； Ioannis Tsiropoulos 等人，“到 2050 年实现欧盟能源系统的净零排放。来自符合欧洲绿色协议 2030 年和 2050 年雄心的情景的见解”，JRC 技术报告，2020 年，https://op .europa.eu/s/vJEs。 IAI - Istituto Affari Internazionali4氢可以以多种方式服务于能量转换。作为一种轻质、可储存、基于分子的元素，其燃烧不会产生碳排放，它可以在电气化不是理想或可行的脱碳选择的最终用途中取代化石燃料，例如在重载、长途海上运输中。它可以在钢铁和炼油等能源密集型行业 (EII) 中取代碳作为反应物。它可以为间歇性可再生电力提供存储解决方案，补充电网规模电池和容量机制等短期平衡解决方案，以及水力泵存储等季节性解决方案。作为能源载体，氢气可以实现清洁能源的长距离运输。然而，氢气生产目前是高排放的。4目前，通过可用路线脱碳制氢会使氢气成本从 0.5-1.6 美元/kgH2 范围内提高5至 2-8.4 美元/kgH2 范围，使其与现有替代品没有竞争力6（表格1）。以 2030 年预计的清洁氢生产成本计算，氢需要非常高的碳价格才能进入最终市场。7然而，如果清洁氢气产量降低到 1 美元/kgH2，正如一些人估计的那样，到 2050 年，碳价格8在 50-60 欧元/吨二氧化碳当量范围内，足以实现具有竞争力的氢基钢生产、可调度的电力，并且几乎足以生产绿色氨。942019 年，95% 的氢气生产是通过蒸汽甲烷重整 (SMR) 和自热重整 (ATR) 以及煤气化产生的，全球排放量约为 830 MtCO2，占全球排放量的 2.5%。 IEA，氢的未来。抓住今天的机遇，2019 年 6 月，http://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen。5IEA，《2021 年全球氢能回顾》，2021 年 10 月，http://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2021。6IEA，氢的未来，引。7假设 2030 年可再生氢的平均价格为 3.7 欧元/kgH2，天然气价格为 20 欧元/MWh，则需要 300 欧元/tCO2 的碳价才能使绿色氢比气基氢更方便，而较低的估计已经看到潜在的成本竞争力在 100 到 200 欧元/吨二氧化碳之间，而 100 欧元/吨二氧化碳足以使蓝色氢与灰色氢具有成本竞争力，假设碳捕获率为 75%。参见 Matthias Schimmel 等人，使氢气具有成本竞争力。支持绿色 H2 的政策工具，柏林，Agora Energiewende 和 Guidehouse，2021 年 8 月，http://www.agor a-energiewende.de/en/publications/making-renewable-hydrogen-cost-competitive。8特此考虑在 60 欧元/吨二氧化碳当量左右（2021 年 10 月的欧盟排放交易体系未来价格）。请参阅 Ember 网站：每日碳价格，https://ember-climate.org/data/carbon-price-viewer。9彭博新能源财经，氢经济展望。关键信息，2020 年 3 月 30 日，https://assets.bbhub.io/professional/sites/24/BNEF-Hydrogen-Economy-Outlook-Key-Messages-30-Mar-2020.pdf。 IAI - Istituto Affari Internazionali5表格1|氢分类10成本 $/kgH2 (33.6千瓦时2)分类能源原料过程废品/ kgH2技术准备水平 (TRL)202020302050输入/kgH2(33.6千瓦时2)黄色电网电力水电解<38kgCO2 取决于功率组合9不适用不适用不适用50-55千瓦时 9.1 升水黑色的黑煤9棕色的褐煤煤气化18-20千克CO290.95-1.90不适用不适用7.5公斤煤发射氢灰色的天然气蒸汽甲烷重整 (SMR)/Au-热重整 (ATR)91-2.40不适用不适用蓝色的SMT/ATR 碳捕获和储存 (CCS)6-9 公斤二氧化碳82-51.04-3.50.74-2.963.8-4.5m3气体5.7 千瓦时 4.45 升水绿松石甲烷热解3公斤固体碳6不适用不适用不适用5.54 千瓦时气体5k 什么时候红色的生物质、废物（几个过程）不适用5不适用不适用不适用绿色的可再生能源发电2.5-81.06-6.420.52-4.06粉色/紫色核生成电水电解-6-9 取决于电解槽技术不适用不适用不适用50-55千瓦时 9.1 升水清洁氢气白色的不适用工业过程的副产品不适用不适用不适用不适用不适用不适用10范围是根据各种来源计算的：国际可再生能源署 (IRENA)，氢气：可再生能源视角，阿布扎比，IRENA，2019 年 9 月，h ttps://www。 irena.org/publications/2019/Sep/Hydrogen-A-renewable-energy-perspective； DNV，标题氢气，同上； IEA，氢的未来，引文；极光能源研究，西北欧能源系统中的氢，2020 年 8 月，https://auroraer.com/?p=370；氢能委员会，氢能竞争力之路。成本视角，2020 年 1 月 20 日，https://hydrogencouncil.com/en/?p=3329。 IAI - Istituto Affari Internazionali6除了基于技术进步的成本构成（即电解槽的成本和负载系数，11或碳捕获和储存（CCS）或氢储存技术），存在位置成本组成部分。其中包括无碳电力的成本和可用性；丰富的天然气；水和地质构造的可用性，例如盐洞和岩洞。由于这些资产分布不均，生产成本估算取决于地区的具体情况。与此同时，预计需求将集中在发达经济体的大型产业集群周围，在那里清洁氢的生产可能会受到缺乏有利地点或社会接受度的限制。此外，氢供应链中典型的多重转化（即电解、液化、脱氢）会导致能量损失和往返效率低，12这可以通过系统层面和跨部门整合来缓解。在这个程度上，氢和氢产品的国际贸易可以降低长期获得清洁能源的成本。同样，氢相关技术的国际化将降低清洁氢生产的成本，有助于加速其吸收和对脱碳的贡献。先行者有机会在国际氢价值链中战略性地定位自己，提高自身氢供应的竞争力，并向世界其他地区销售氢相关技术。11IEA，《2021 年全球氢能评论》，引文； IRENA，绿色氢成本降低。扩大电解槽以实现 1.5⁰C 气候目标，阿布扎比，IRENA，2020 年，h ttps://www.ir ena.org/publications/2020/Dec/Green-hydrogen-cost-reduction； Matthias Schimmel 等人，使氢气具有成本竞争力，引文。12电解过程首先发生能量损失，因为生产 1 kgH2 需要 50-60 kWh 的绿色电力，其中包含 33-40 kWh 的燃料生产效率为 60-70%。 然而，当增加运输、存储和配送、燃料电池转换、逆变 DC/AC 和发动机效率时，由氢驱动的燃料电池电动汽车 (FCEV) 的往返效率下降至 22-27%，而整体为 70%电池电动汽车（BEV）的效率。 参见 Felix Chr。 马蒂斯等人。, Die Wasserstoffstrategie 2。0 为德国。 Untersuchung für die Stiftung Klimaneutralität，柏林，Öko-Institut，2021 年 5 月 13 日，h ttps://www.奥科de/publikationen/p-details/die-wasserstoffstrategie-20-fuer-deutschland。 如果基于电解氢，合成甲醇或氨（直接燃烧）等氢基燃料的往返效率为 53-62%。 氢气液化意味着液化过程中 25-35% 的能量损失。 见 Ramin Moradi 和 Katrina M. Groth，“氢储存和输送：最先进技术和风险和可靠性分析的回顾”，国际氢能杂志，卷。 44，没有。 23（2019 年 5 月 3 日），第 23 页。 12254-12269。 氢气转化为氨的成本是原始能量含量的 7-18%，在重新转化为氢气的情况下也会产生类似的损失。参见欧盟能